網絡數據包發送接收全過程

      你們都知道ISO七層協議從下往上依次爲：

物理層--》》數據鏈路層-》》網絡層-》》傳輸層-》》會話層-》》表示層-》》應用層

各層之間是怎樣工做的呢？爲了加深理解，下面以一個具體的數據包來解釋一下。

發送：

1. 應用程序調用系統調用，將數據發送給socket。

2. socket檢查數據類型，調用相應的send函數。

3. send函數檢查socket狀態、協議類型，傳給傳輸層。

4. tcp/udp（傳輸層協議）爲這些數據建立數據結構，加入協議頭部，好比端口號、檢驗和，傳給下層（網絡層）。

5. ip（網絡層協議）添加ip頭，好比ip地址、檢驗和，若是數據包大小超過了mtu（最大數據包大小），則分片；ip將這些數據包傳給鏈路層鏈路層寫到網卡隊列，網卡調用響應中斷驅動程序，發送到網絡。

接收：

1. 數據包從網絡到達網卡，網卡接收幀，放入網卡buffer，在向系統發送中斷請求。

2. cpu調用相應中斷函數，這些中斷處理程序在網卡驅動中。

3. 中斷處理函數從網卡讀入內存，交給鏈路層。

4. 鏈路層將包放入本身的隊列，置軟中斷標誌位。

5. 進程調度器看到了標誌位，調度相應進程。

6. 該進程將包從隊列取出，與相應協議匹配，通常爲ip協議，再將包傳遞給該協議接收函數。

7. ip層對包進行錯誤檢測，無錯，路由結果，packet被轉發或者繼續向上層傳遞，若是發往本機，進入鏈路層
   鏈路層再進行錯誤偵測，查找相應端口關聯socket，包被放入相應socket接收隊列
   

8. socket喚醒擁有該socket的進程，進程從系統調用read中返回，將數據拷貝到本身的buffer，返回用戶態。

以上是一個客戶端發起一個完整的數據包的所有流程，下面說明在底層的DNS轉換和使用的一些主要協議：

DNS請求流程

1. PC1要訪問www.google.com，須要先知道對應IP地址。
   域名只起助記做用，互聯網訪問經過IP進行。
   比方，DNS是公民身份信息庫，ip是身份證號，域名是該身份證號對應的人名。
   固然，這個比方不是很恰當，域名也必須惟一的，與ip對應。

2. 因而，PC1須要像DNS請求，查找www.google.com對應的ip，即發送dns請求：
   PC1查找dns，發現不在同一個網絡，不一樣網段須要網關轉發。
   可是，PC1須要先發送給網關，就須要先知道網關ip。
   網關用於鏈接不一樣網絡，而且有本身的IP，PC1須要知道網關ip。因而，經過ARP請求，像內網廣播網關ip，網關回復mac地址。
   PC1獲得了網關的mac地址，將ip包封裝到以太網幀，發送給網關。

3. 網關收到該以太網幀，須要轉交給dns服務器。一樣，網關可能須要發送ARP請求，獲得dns的mac地址。

4. dns服務器收到請求，將www.google.com的ip發送給網關，網關再根據NAT會話表項，將目的ip轉換成PC1的，再發送給PC1（此過程可能一樣須要ARP請求）。

5. PC1收到了目的ip，再能夠經過相似上面的方式發送請求（目的ip再能夠直接填上獲取的ip）。
   其中：
   ARP==>將ip廣播，目的主機響應，反饋mac地址。

6. NAT==>在一個網絡內部，自定義合法的ip地址。內網各主機經過內網通信；與外網經過NAT轉換，變成外網合法ip。這樣，將內網與外網隔離，各個網絡有本身的ip，既能夠重疊，又能夠經過少數幾個ip與外網通信，在ip大量缺少的現代，節省了不少。